x1计算机控制系统概论

过程控制

ProcessControl下篇计算机控制技术第1章计算机控制系统概论内蒙古科技大学信息工程学院测控技术与仪器专业本章要求基本要求：

理解计算机控制系统的分类、原理和组成；了解计算机控制系统的性能指标和发展趋势。本章提要计算机控制系统是自动控制理论、自动化技术与计算机技术紧密结合的产物。控制理论的发展，尤其是现代控制理论的发展，与计算机技术息息相关。本章主要介绍计算机控制系统的一般概念、系统分类、评价性能及其指标、工业控制机的特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类

1.2计算机控制系统的原理和组成

1.3计算机控制系统的性能及其指标

1.4计算机控制系统的发展趋势

第1章计算机控制系统概论随着现代化工业生产过程复杂性与集成度的提高，计算机控制技术得到了迅速的发展。计算机控制系统是自动控制系统发展中的高级阶段，是自动控制系统中非常重要的一个分支。计算机控制系统利用计算机的软件和硬件代替自动控制系统中的控制器，它以自动控制理论和计算机技术为基础，综合了计算机、自动控制和生产过程等多方面的知识。当前，计算机控制系统已成为许多大型自动化生产线不可缺少的重要组成部分。生产过程自动化的程度以及计算机在自动化中的应用程度已成为衡量工业企业现代化水平的一个重要标志。计算机控制技术的发展历程第1章计算机控制系统概论20世纪50年代以前的人工控制阶段（基地式仪表控制系统）20世纪60年代的模拟式仪表控制阶段（电动单元组合式仪表控制系统）20世纪70年代的计算机集中控制阶段20世纪80年代的集散式控制阶段（分布式控制系统）某热电厂锅炉仪表集中控制室

某热电厂锅炉计算机控制室

第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类1.1.1典型的计算机控制系统1.1计算机控制系统分类啤酒罐计算机温度控制系统计算机检测系统气烧石灰窑计算机控制系统企业综合计算机控制系统见教材P1-4第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类1.1.2计算机控制系统分类按控制系统的功能及结构特点分类

操作指导控制系统

直接数字控制系统

监督控制系统

集散控制系统

现场总线控制系统FCS

计算机集成制造系统CIMS（1）

操作指导控制系统（计算机数据采集系统）

第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类（2）直接数字控制系统（DirectDigitalControl—DDC）第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类（3）监督控制系统（SupervisoryComputerControl—SCC）第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类SCC+模拟调节器SCC+DDC（3）监督控制系统（SupervisoryComputerControl—SCC）第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类①SCC+模拟调节器系统②SCC+DDC系统工艺数据设定值调节测量记录显示打印SCC计算机模拟调节器工业对象工艺数据设定值测量控制记录显示打印SCC计算机DDC工业对象（4）集散控制系统（DistributedControlSystem—DCS）第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类……管理计算机工业对象基本控制器CRT操作站监督计算机……工业对象基本控制器

高速数据通道（4）集散控制系统（DistributedControlSystem—DCS）第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类（5）现场总线控制系统（FieldbusControlSystem—FCS）第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类（6）计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem—CIMS）第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类（7）网络控制系统（NetworkControlSystem—NCS）第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类通过网络形成的反馈控制系统称为网络控制系统。该类系统中，被控制对象与控制器以及控制器与驱动器之间是通过一个公共的网络平台连接的。这种网络化的控制模式具有信息资源能够共享、连接线数大大减少、易于扩展、易于维护、高效率、高可靠性及灵活等优点，是未来控制系统的发展模式。根据网络传输媒介的不同，网络环境可以是有线、无线或混合网络。第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类1.1.2计算机控制系统分类按照控制规律分类顺序和程序控制比例积分微分控制（PID控制）最少拍控制复杂规律的控制智能控制课堂自学,见教材P8-9第1章计算机控制系统概论1.1计算机控制系统分类1.1.3计算机控制系统的特点模拟数字混合系统控制规律由计算机程序实现，灵活性、适应性强能实现复杂的控制规律不是连续控制而是离散控制可采用分时控制的方式同时控制多个回路便于实现控制与管理一体化，提高自动化水平课堂自学,见教材P9第1章计算机控制系统概论1.2计算机控制系统原理和组成1.2计算机控制系统原理和组成1.2.1计算机控制系统基本原理

从本质上讲，计算机控制系统的工作过程可归纳为以下三步：（1）实时数据采集：对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入；（2）实时控制决策：对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按预定的控制规律运算，进行控制决策；（3）实时输出控制：根据控制决策，实时地向执行机构发出控制信号，完成系统控制任务或输出其它有关信号，如报警信号等。第1章计算机控制系统概论1.2计算机控制系统原理和组成工作原理：工作方式：（1）在线方式与离线方式（2）实时性第1章计算机控制系统概论1.2计算机控制系统原理和组成计算机控制系统的组成可以分为硬件和软件两大部分

第1章计算机控制系统概论1.2计算机控制系统原理和组成1.2.2计算机控制系统的硬件组成1.5.1计算机控制系统的硬件组成

1．计算机主机

2．过程通道

3．操作控制台

1.2.2计算机控制系统的硬件组成第1章计算机控制系统概论1.2计算机控制系统原理和组成计算机操作控制台

第1章计算机控制系统概论1.2计算机控制系统原理和组成1.5.1计算机控制系统的硬件组成

2．应用软件

由用户自行编制的控制和管理程序。数据采集和处理程序过程控制程序巡回检测和报警程序人机接口程序显示打印程序其他公共子程序1.2.3计算机控制系统的软件组成第1章计算机控制系统概论1.2计算机控制系统原理和组成1．系统软件

为提高计算机使用效率，扩大功能，为用户使用、维护和管理计算机提供方便的程序的总称。操作系统语言加工系统数据库系统通讯网络软件和诊断系统1.5.1计算机控制系统的硬件组成

（1)稳定性（2）能控性与能观性（3）动态指标（4）稳态指标（5）积分型指标1.3计算机控制系统的性能及其指标第1章计算机控制系统概论1.3计算机控制系统的性能及指标1.3.1计算机控制系统的性能指标1.5.1计算机控制系统的硬件组成

（1)放大系数对控制性能的影响（2）惯性时间常数对控制性能的影响（3）纯滞后时间对控制性能的影响1.3计算机控制系统的性能及其指标第1章计算机控制系统概论1.3计算机控制系统的性能及指标1.3.2控制对象对控制性能的影响与上篇过程控制部分内容相同1.5.1计算机控制系统的硬件组成

（1)高可靠性和可维护性好（2）环境适应性强（3）控制的实时性好（4）完善的输入输出通道（5）丰富的软件（6）适当的计算精度和运算速度1.3计算机控制系统的性能及其指标第1章计算机控制系统概论1.3计算机控制系统的性能及指标1.3.3控制系统工业控制机特点1.5.1计算机控制系统的硬件组成

1.4计算机控制的发展与展望第1章计算机控制系统概论1.4计算机控制的发展与展望1.4.1现代计算机控制系统概论20世纪50年代初，计算机开始用于工业生产过程控制1965~1969年计算机控制进入实用普及阶段1970年以后，进入大量推广和分级控制阶段1990年以后，计算机网络技术应用于控制系统（DCS）20世纪80年代后期，现场总线技术逐渐成为计算机控制系统的发展趋势（FCS）1.5.1计算机控制系统的硬件组成

第1章计算机控制系统概论1.4计算机控制的发展与展望1.4.2新型控制策略与计算机控制系统现代控制策略自适应控制变结构控制鲁棒控制预测控制智能控制策略模糊控制专家控制神经控制遗传算法1.5.1计算机